Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 2.6.3.3 Chuẩn mạng Ethernet 10BASE-T Vào những năm 1990, cấu hình mạng hình sao trở nên được ưu chuộng. Trong mạng sử dụng một bộ khuếch đại nhiều cổng (port), được họi là HUB hay còn gọi là Bộ tập trung nối kết, để nối các máy tính lại với nhau. Hình 2.5 – HUB và chuẩn mạng 10 BASE-T Với một HUB, người ta quan tâm đến số lượng cổng của nó. Bởi vì một cổng cho phép nối một máy tính vào mạng. Một HUB 24 cổng sẽ cho nối tối đa 24 máy tính lại với nhau. Trên thị trường thường tìm thấy các HUB 8,12,16, 24 cổng. Chuẩn 10BASE-T sử dụng cáp xoắn đôi (Twisted Pair Cable) để nối máy tính vào HUB. Cáp xoắn đôi thường có hay loại là có vỏ bọc (STP - Shielded Twisted Pair) và loại không có vỏ bọc (UTP - Unshielded Twisted Pair). Loại có vỏ bọc có tính năng chống nhiễu tốt hơn loại không có vỏ bọc. Nó được sử dụng trong những môi trường mà ở đó có các sóng điện từ mạnh (đài phát thanh, phát hình, ). Tuy nhiên giá thành đắt hơn loại không có vỏ bọc. Đa số các mạng cục bộ sử dụng cho văn phòng ngày nay sử dụng cáp xoắn đôi không bọc kim (cáp UTP). Cáp xoắn đôi được chia thành nhiều chủng loại (Caterogy), viết tắt là CAT. Mỗi chủng loại có băng thông tối đa khác nhau. • CAT 1:2Mbps • CAT 2:4 Mbps • CAT 3:16Mbps • CAT 4:20Mbps • CAT 5:100Mbps • CAT 5E: 1000Mbps Hình 2.6 - Cáp xoắn đôi • CAT 6:1000Mbps Chuẩn 10 BASE-T có băng thông qui định là 10 Mbps, vì thế phải sử dụng cáp từ CAT 3 trở lên. Chiều dài tối đa của một sợi dây là 100 mét. Cáp xoắn đôi có 8 sợi, xoắn lại với nhau từng đôi một tạo thành 4 đôi với bốn màu đặc trưng: Cam (Orange), xanh dương (Blue), xanh lá (Green) và nâu (Brown). Một đôi gồm một sợi được phủ màu hoàn toàn và một sợi màu trắng được điểm vào các đốm màu tương ứng. Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 16 . Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Để có thể nối máy tính vào HUB, mỗi đầu của sợi cáp xoắn đôi đều phải được bấm đầu nối UTP (UTP Connector). Card mạng trong trường hợp này cũng phải hỗ trợ loại đầu nối UTP. Hình 2.7 – Sử dụng đầu nối UTP với dây cáp xoắn đôi Đâu nối UTP có 8 pin để tiếp xúc với 8 sợi của dây cáp xoắn đôi. Chuẩn 10 BASE- T chỉ sử dụng 4 trong 8 sợi của cáp xoắn đôi để truyền dữ liệu (Một cặp truyền, một cặp nhận). Bốn sợi còn lại không sử dụng. Tương ứng trên đầu nối UTP, chỉ có 4 pin 1,2,3,6 được sử dụng, các pin còn lại không dùng đến. Câu hỏi kế tiếp là sợi dây màu nào của cáp xoắn đôi sẽ đi với pin số mấy của đầu nối UTP. Để thống nhất, EIA và TIA đã phối hợp và đưa ra 2 chuẩn bấm đầu dây là T568A và T568B Chuẩn T568A qui định: • Pin 1: White Green / Tx+ • Pin 2: Green / Tx- • Pin 3: White Orange / Rx+ • Pin4: Blue • Pin5: White Blue • Pin 6: Orange / Rx- • Pin 7: White Brown • Pin 8: Brown Chuẩn T568B qui định: • Pin 1: White Orange / Tx + • Pin 2: Orange / Tx- • Pin 3: White Green / Rx+ • Pin4: Blue Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 17 . Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 • Pin5: White Blue • Pin 6: Green / Rx- • Pin 7: White Brown • Pin 8: Brown Như vậy, sẽ dẫn đến 2 sơ đồ nối dây đối với một sợi cáp xoắn đôi: • Sơ đồ nối dây thẳng (Straight through): hai đầu của một sơi cáp xoắn đôi đều được bấm đầu UTP theo cùng một chuẩn, tức hoặc cả hai cùng bấm theo chuẩn T568A hoặc cả hai cùng bấm theo chuẩn T568B. • Sơ đồ nối dây chéo (Cross over): hai đầu của một sợi cáp xoắn đôi được bấm đầu UTP theo hai chuẩn khác nhau, tức một đầu bấm theo chuẩn T568A, đầu còn lại bấm theo chuẩn T568B. Dây được bấm theo sơ đồ thẳng dùng để nối hai thiết bị khác loại lại với nhau. Ví dụ nối máy tính và Hub,Switch, router. Ngược lại, dây bấm theo sơ đồ chéo dùng để nối hai thiết bị cùng loại, ví dụ nối Hub với Hub, nối máy tính với máy tính, Hub với Router. So với chuẩn 10 BASE-2, chuẩn 10 BASE-T đắt hơn, nhưng nó có tính ổn định cao hơn: sự cố trên một điểm nối dây không ảnh hưởng đến toàn mạng. Hình 2.8 – Chuẩn 10BASE-T khắc phục nhược điểm của 10BASE-2 2.6.3.4 Vấn đề mở rộng mạng 2.6.3.4.1 Mở rộng mạng 10 BASE-2 Chuẩn 10BASE-2 ràng buộc số nút tối đa trên một nhánh mạng (segment) là 30. Nếu mạng có hơn 30 máy tính thì phải sử dụng ít nhất 2 nhánh mạng và nối chúng lại với nhau bằng một bộ khuếch đại (Repeater). Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 18 . Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Hình 2.9 – Luật 5-4-3 khi sử dụng Repeater hay HUB Tuy nhiên, để đảm bảo các máy tính có thể phát hiện được đụng độ khi truyền dữ liệu, số lượng tối đa các nhánh mạng được nối lại với nhau bằng các Repeater bị giới hạn bởi luật 5-4-3. Luật này qui định như sau: Chỉ có thể nối tối đa 5 nhánh mạng lại với nhau bằng các Repeater Chỉ có thể sử dụng tối đa 4 Repeater trong một mạng Chỉ cho phép tối đa 3 nhánh mạng có nhiều hơn 3 nút (Một nút có thể là một máy tính hoặc là một Repeater) 2.6.3.4.2 Mở sử dụng nhiều Hub và nối chúng lại với nhau. Dưới đây ASE-T: ân thủ luật 5-4-3, đảm o r i Sử dụng một Hub làm xương sống: Sơ đồ này được sử dụng khi số lượng Hub nhiều hơn 4 rộng mạng Ethernet Mỗi cổng trên Hub cho phép nối một máy tính vào mạng. Thường số lượng cổng trên Hub là 8, 12, 16, 24. Nếu số lượng máy tính cần nối mạng vượt quá số lượng cổng mà một Hub có thể cung cấp, khi đó ta phải là một vài sơ đồ thường được sử dụng để mở rộng mạng theo chuẩn 10B Nối liên tiếp các Hub lại với nhau: Trong sơ đồ này cần tu bả ằng tín hiệu đi từ máy tính này đến máy tính kia trong mạng không đi qua nh ều hơn 4 HUB. Hình 2.10 – Sơ đồ nối kết hai HUB Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 19 . Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Hình 2.11 – Sử dụng HUB để nối nhiều HUB Sử dụng một nhánh mạng 10BASE-2 làm xương sống: Trường hợp này phải chọn các Hub có môđun mở rộng (Add- in module) 10BASE-2. ó thể nối các nhánh mạng 10Base-2 và 10Base-T theo sơ đồ sau: 6.3.5 Mạng Fast Ethernet ể tăng tốc độ truyền dữ liệu, chuẩn mạng Fast Ethernet đã được phát triển với tốc độ tăng gấp 10 lần sơ với chuẩn mạng Ethernet, tức 100 Mbps. Về cơ bản Fast Ethernet vẫn sử ụng giao thức CSMA/CD để chia sẻ đường truyền chung giữa các máy tính. Fast Hình 2.12 – Nối kết các HUB bằng cáp đồng trục gầy 2.6.3.4.3 Sơ đồ hỗn hợp C Hình 2.13 – Nối mạng 10BASE-2 và 10BASE-T lại với nhau 2. Đ d Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 20 . Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Ethernet định nghĩa 3 chuẩn mạng ở tầng vật lý là 100Base-Tx, 100Base-T4 và 100Base- FX. huẩn mạng 100Base-TX và 100 Base-T4 sử dụng topology dạng hình sao, với một Hub làm trung tâm, cùng các loại đầu nối UTP tương tự như chuẩn 10Base-T. Tuy nhiên chúng ng 100 BASE-T4 hiều dài tối đa sợi cáp trong cả hai chuẩn vẫn là 100 mét. Chuẩn 100Base-FX được thiết kế để nối kết vào đường truyền cáp quang với chiều dài của sợi cáp lên đến 2000 mét, sử dụng loại đầu nối SC. ẩn Fast Ethernet được phân thành 2 loại là Hub lớp 1(Class 1) và Hub lớ 2 (Class 2). ub lớp 2 chỉ cho phép hai nhánh mạng có cùng kiểu tín hiệu giao tiếp với nhau. Ví dụ như giữa nhán ase-T4 và 100Ba ách tối đa giữa chúng là 5m. nhau. Ví d phép n ưu ý nữa là card mạng sử dụng cũng phải chọn loại hỗ trợ chuẩn Fast E ường hợp đường kính mạng vượt quá tầm của chuẩn 100Base-TX (Trong khoảng C có các điểm khác nhau như: • Chuẩn 100Base-TX sử dụng dây cáp xoắn đôi từ CAT 5 trở lên, chỉ sử dụng 2 đôi và có sơ đồ bấm dây giống như chuẩn 10Base-T. • Chuẩn 100Base-T4 sử dụng cáp xoắn đôi từ CAT 3 trở lên. Điều này cho phép sử dụng lại hệ thống dây của các mạng 10Base-T. Tuy nhiên sơ đồ đầu dây trong chuẩn này có sự khác biệt. Dây phải được bấm đầu RJ45 theo sơ đồ sau: Hình 2.14 – Sơ đồ bấm dây cho chuẩn mạ C Hub trong chu p H h 100Base-TX và 100Base-TX hay giữa nhánh mạng 100B se-T4. Ta có thể nối 2 Hub lớp 2 lại với nhau với khoảng c Hub lớp 1 cho phép hai nhánh mạng khác kiểu tín hiệu có thể giao tiếp được với ụ giữa nhánh mạng 100Base-TX và 100Base-FX. Tuy nhiên chúng không cho ối các Hub lại với nhau. Một điểm cần l thernet. Hiện nay chuẩn mạng 100Base-TX được sử dụng nhiều nhất vì nó cung cấp tốc độ cao, ổn định, dễ thi công và không quá đắt tiền. Chuẩn 100Base-FX cũng được sử dụng đến trong tr từ 100 đến 2.000 mét) Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 21 . Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Một điểm cần lưu ý nữa là khả năng liên thông giữa chuẩn Ethernet và Fast Ethernet. Đa số Hub và card mạng thuộc chuẩn Fast Ethernet đều hỗ trợ thêm chức năng Auto-S card mạng chuẩn 10Base-T nối vào một cổng 100Base-TX của Hu oken Ring là mạng cục bộ được phát minh bởi IBM vào những năm 1970. Về sau, Token Ring được chuẩn hóa trong chuẩn IEEE 802.5. Các máy tính nối vào MSAU (MultiStation Access Unit) bằng dây cáp xoắn đôi. Các MSAU sau đó nối lại với nhau hình thành một vòng trong (Ring) như hình dưới đây: ensing, nhờ đó có thể giao tiếp được với các thiết bị của chuẩn 10Base-T. Ví dụ, nếu card mạng chuẩn 100Base-TX có tính năng Auto-Sensing nối kết vào một cổng 10Base-T thì nó sẽ tự động nhận biết và chuyển sang hoạt động theo chuẩn 10Base-T. Hay ngược lại, một b có tính năng Auto-Sensing thì Hub sẽ tự động chuyển cổng sang hoạt động theo chuẩn 10Base-T. 2.6.3.6 Mạng Token Ring T Hình 2.15 – Sơ đồ nối kết mạng theo chuẩn mạng Token Ring Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 22 . Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Chương 3 Cơ sở về cầu nối Mục đích Chương này nhằm giới thiệu cho người đọc những vấn đề sau: • Các vấn đề về băng thông gặp phải khi thực hiện mở rộng mạng bằng các thiết bị như Repeater và HUB, • Giải pháp khắc phục với cầu nối (Bridge) • Giới thiệu cầu nối trong suốt và Giải thuật Backward Learning • Vấn đề vòng quẩn và giải thuật Spanning tree • Cầu nối xác định đường đi từ nguồn • Cầu nối trộn lẫn Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 23 . Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 3.1 Giới thiệu về liên mạng Liên mạng (Internetwork) là một tập hợp của nhiều mạng riêng lẻ được nối kết lại bởi các thiết bị nối mạng trung gian và chúng vận hành như chỉ là một mạng lớn. Người ta thực hiện liên mạng (Internetworking) để nối kết nhiều mạng lại với nhau nhờ đó mở rộng được phạm vi, số lượng máy tính trong mạng, cũng như cho phép các mạng được xây dựng theo các chuẩn khác nhau có thể giao tiếp được với nhau. Liên mạng có thể được thực hiện ở những tầng khác nhau, tùy thuộc vào mục đích cũng như thiết bị mà ta sử dụng. Tầng nối kết Mục đích Thiết bị sử dụng Tầng vật lý Tăng số lượng và phạm vi mạng LAN HUB / Repeater Tầng liên kết dữ liệu Nối kết các mạng LAN có tầng vật lý khác nhau Phân chia vùng đụng độ để cải thiện hiệu suất mạng Cầu nối (Bridge) Bộ hoán chuyển (Switch) Tầng mạng Mở rộng kích thước và số lượng máy tính trong mạng, hình thành mạng WAN Router Các tầng còn lại Nối kết các ứng dụng lại với nhau Gateway Trong chương này ta sẽ xem xét các vấn đề liên quan đến việc liên mạng ở tầng 2, giới thiệu về cơ chế hoạt động, tính năng của cầu nối (Brigde).Nhược điểm của các thiết bị liên mạng ở tầng 1 (Repeater, HUB) 12 Hình 3.1 – Hạn chế của Repeater/HUB Xét một liên mạng gồm 2 nhánh mạng LAN1 và LAN2 nối lại với nhau bằng một Repeater. Giả sử máy N2 gởi cho N1 một Frame thông tin. Frame được lan truyền trên LAN1 và đến cổng 1 của Repeater dưới dạng một chuỗi các bits. Repeater sẽ khuếch đại chuỗi các bits nhận được từ cổng 1 và chuyển chúng sang cổng 2. Điều này vô tình đã chuyển cả khung N2 gởi cho N1 sang LAN2. Trên LAN1, N1 nhận toàn bộ Frame. Trên LAN2 không có máy trạm nào nhận Frame cả. Tại thời điểm đó, nếu N5 có nhu cầu gởi khung cho N4 thì nó sẽ không thực hiện được vì đường truyền đang bị bận. Ta nhận thấy rằng, Frame N2 gởi cho N1 không cần thiết phải gởi sang LAN 2 để tránh lãng phí đường truyền trên LAN 2. Tuy nhiên, do Repeater hoạt động ở tầng 1, nó Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 24 . Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 không hiểu Frame là gì, nó sẽ chuyển đi mọi thứ mà nó nhận được sang các cổng còn lại. Liên mạng bằng Repeater hay Hub sẽ làm tăng vùng đụng độ của mạng, khả năng đụng độ khi truyền tin của các máy tính sẽ tăng lên, hiệu năng mạng sẽ giảm xuống. 3.2 Giới thiệu về cầu nối Bây giờ ta thay thế Repeater bằng một Bridge. Khi Frame N2 gởi cho N1 đến công 1 của Bridge nó phân tích và thấy rằng không cần thiết phải chuyển Frame sang LAN 2. Hình 3.2 – Bridge khắc phục nhược điểm của Repeater/HUB Bridge là một thiết bị hoạt động ở tầng 2 trong mô hình OSI. Bridge làm nhiệm vụ chuyển tiếp các khung từ nhánh mạng này sang nhánh mạng khác. Điều quan trọng là Bridge « thông minh », nó chuyển frame một cách có chọn lọc dựa vào địa chỉ MAC của các máy tính. Bridge còn cho phép các mạng có tầng vật lý khác nhau có thể giao tiếp được với nhau. Bridge chia liên mạng ra thành những vùng đụng độ nhỏ, nhờ đó cải thiện được hiệu năng của liên mạng tốt hơn so với liên mạng bằng Repeater hay Hub. Có thể phân Bridge thành 3 loại: Cầu nối trong suốt (Transparent Bridge): Cho phép nối các mạng Ethernet/ Fast Ethernet lại với nhau. Cầu nối xác định đường đi từ nguồn (Source Routing Bridge): Cho phép nối các mạng Token Ring lại với nhau. Cầu nối trộn lẫn (Mixed Media Bridge): Cho phép nối mạng Ethernet và Token Ring lại với nhau. 3.2.1 Cầu nối trong suốt 3.2.1.1 Giới thiệu Cầu nối trong suốt được phát triển lần đầu tiên bởi Digital Equipment Corporation vào những năm đầu thập niên 80. Digital đệ trình phát minh của mình cho IEEE và được đưa vào chuẩn IEEE 802.1. Cầu nối trong suốt được sử dụng để nối các mạng Ethernet lại với nhau. Người ta gọi là cầu nối trong suốt bởi vì sự hiện diện và hoạt động của nó thì trong suốt với các máy trạm. Khi liên mạng bằng cầu nối trong suốt, các máy trạm không cần phải cấu hình gì thêm để có thể truyền tải thông tin qua liên mạng. 3.2.1.2 Nguyên lý hoạt động Khi cầu nối trong suốt được mở điện, nó bắt đầu học vị trí của các máy tính trên mạng bằng cách phân tích địa chỉ máy gởi của các khung mà nó nhận được từ các cổng của mình. Ví dụ, nếu cầu nối nhận được một khung từ cổng số 1 do máy A gởi, nó sẽ kết luận rằng máy A có thể đến được nếu đi ra hướng cổng 1 của nó. Dựa trên tiến trình này, Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 25 . . Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 2.6.3.3 Chuẩn mạng Ethernet 10BASE-T Vào những năm 1990, cấu hình mạng hình sao trở nên được ưu chuộng. Trong mạng sử dụng một. Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 3.1 Giới thiệu về liên mạng Liên mạng (Internetwork) là một tập hợp của nhiều mạng riêng lẻ được nối kết lại bởi các thiết bị nối mạng trung. Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Ethernet định nghĩa 3 chuẩn mạng ở tầng vật lý là 100Base-Tx, 100Base-T4 và 100Base- FX. huẩn mạng 100Base-TX và 100 Base-T4 sử